[發明專利]一種運動態結構變形視覺測量方法

有效

• 申請號: 202110603245.3
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113503825B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 唐小軍;白宇君;田欣
• 申請（專利權）人: 北京衛星制造廠有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

本發明涉及一種運動態結構變形視覺測量方法，屬于運動態承載結構力學試驗領域；提供了一種基于動態跟隨、動態視覺測量技術的大視場、高精度、通用的運動態結構變形方法，適用于平移、升降、低速轉動等運動工況條件下結構變形視覺測量，也適用于其他類似或靜態條件下不同結構體變形視覺測量；主要解決航天、航空、船舶、重機等制造行業中大型復雜裝備研制或者服役過程中運動態結構大視場變形困難的問題，有效解決了傳統視覺測量無法與被測目標體隨動，視場范圍十分有限、對于大范圍運動目標的捕獲困難的難題。

技術領域

本發明屬于運動態承載結構力學試驗領域，涉及一種運動態結構變形視覺測量方法。

背景技術

隨著大型化、復雜化、多功能的先進裝備在航天、航空、船舶、重機等行業中的快速發展，各類復雜運動態承載結構機構得到了越來越廣泛的應用，在各類復雜裝備的運動態承載結構機構研制階段，模擬其實際使用或服役狀態的全方位力學考核驗證顯得尤為重要，直接關系到整個裝備承載能力和全系統的可靠性。以空間裝備為例，隨著空間裝備向空間攻防、在軌重構與服務、大容量通信的方向發展，大型空間展收機構、大跨度機械臂、可展開天線等大型空間運動機構在空間裝備中得到了越來越廣泛的應用。該類結構是空間捕捉、對接、展開等任務的關鍵執行端，為保證大型空間運動結構在空間復雜環境下這類關鍵作業的穩定、可靠，其結構必須具有足夠的強度、剛度等力學性能，其力學性能直接決定關鍵作業任務的成敗。力學試驗驗證考核是保障該類結構順利完成復雜服役環境下關鍵作業任務的重要手段。變形作為表征力學性能的核心指標，地面力學試驗驗證中實時準確測量變形參量是該類結構性能評價的關鍵。

目前運動態結構變形方法主要有應變測量法、殘余變形測量方法、常規的動態視覺測量方法。應變測量法通過在被測目標表面粘貼應變傳感器及布設應變測量線路，采集被測動態結構機構的動態應變數據，通過變形-應變關系反推獲得運動態結構變形情況，該方法由于其傳輸線路通常會妨礙結構運動、線纜存在附加載荷的影響，難以廣泛適用于動態工況測量；殘余變形測量方法主要受限于動態測量困難，在運動態結構力學試驗驗證考核完成前后，采用常規靜態測量手段測量被測目標主要被測點的相對位姿關系，并通過對比試驗前后的測量結果獲得被測目標在經歷動態力學試驗后結構的殘余變形情況，但該方法無法測量過程態變形情況，測量結果僅為殘余變形；而常規的動態視覺測量方法通常采用動態視覺測量系統，依靠大視場圖像獲取測頭直接捕獲被測目標的標志點以獲取結構動態變形，但該方法無法與被測目標體隨動，視場范圍十分有限、對于大范圍運動目標的捕獲困難，遠不能滿足運動態結構變形測量需求。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種運動態結構變形視覺測量方法，有效解決了傳統視覺測量無法與被測目標體隨動，視場范圍十分有限、對于大范圍運動目標的捕獲困難的難題。

本發明解決技術的方案是：

一種運動態結構變形視覺測量方法，包括如下步驟：

步驟一、將作動機構與被測運動結構連接；通過作動機構實現帶動被測運動結構運動；

步驟二、在被測運動結構的表面需要進行變形測量的位置粘貼視覺測量靶標；并在被測運動結構的中部安裝實時標定尺；

步驟三、在被測運動結構的表面安裝位姿跟蹤靶標；

步驟四、將自適應視場調節機構的根部與移動平臺連接；在自適應視場調節機構的頂部安裝視覺測量高穩定基線結構；在視覺測量高穩定基線結構的一端安裝第一視覺測量頭，在視覺測量高穩定基線結構的另一端安裝第二視覺測量頭；第一視覺測量頭和第二視覺測量頭均通過視覺測量數傳與控制模塊與視覺測量控制與處理系統連接；第一視覺測量頭和第二視覺測量頭均對準被測運動結構；

步驟五、在視覺測量高穩定基線結構的中部安裝位姿跟蹤測量模塊；位姿跟蹤測量模塊對準被測運動結構，且實現位姿跟蹤測量模塊實時捕獲位姿跟蹤靶標；